Le pile a combustibile ci apriranno le porte di una futura civiltà dell’idrogeno?
Il funzionamento di questa tecnologia si fonda su reazioni elettrochimiche: si inietta dell’idrogeno all’anodo. Ossidandosi, questo gas produce a sua volta degli elettroni (creando una corrente continua) e dei protoni che migrano verso il catodo dove si trova l’ossigeno. A conclusione, non solo una produzione di calore accompagna quella di elettricità, ma la combinazione dell’idrogeno con l’ossigeno forma acqua. La pila a combustibile ha dunque il merito di essere poco inquinante. Essa offre per di più il vantaggio di rese elettriche elevate (dal 35 al 60%) in rapporto ai sistemi convenzionali comparabili di produzione di energia. Infine essa ha la capacità di produrre energia in modo decentralizzato in prossimità degli utenti e la facoltà di essere dimensionata in funzione dei bisogni.

Tecnologie innovative

Fino ad allora, quando a Chelles (Seine-et-Marne) è stata installata una “micro-centrale” di una potenza di 200 kW elettrici e di 200 kW termici che alimenta l’equivalente di 200 caldaie elettriche e termiche, solo la pila ad acido fosforico era veramente in prova sul campo. Essa oggi dovrebbe lasciare il posto a tecnologie più semplici e meno costose. I ricercatori scommettono attualmente su due altri tipi di pile: la PEMFC (pila a membrana scambiatrice di protoni) e la SOFC (pila a ossidi solidi). Tutte e due hanno dei vantaggi e degli inconvenienti. La prima, a causa della sua bassa temperatura (circa 100°C), non pone problemi a livello di sicurezza. Essa è destinata più particolarmente ai trasporti, ma ha difficoltà ad essere utilizzata in un processo industriale in quanto produce acqua a 70°C. Oltre alla sua forte sensibilità alla purezza dell’idrogeno, essa richiede peraltro l’utilizzazione di catalizzatori preziosi ed anche tossici.

La seconda, una tecnologia ad alta temperatura, potrebbe trovare applicazione in numerosi usi. E’ interessante per il suo rendiment, ma la sua elevata temperatura di funzionamento (circa 1000°C) è un freno: non solo può risultare dannosa ma richiede anche dei materiali che resistano a tali temperature e che sono quindi costosi. Per ottimizzare queste due pile, occorre aumentare la temperatura della PEMFC intorno ai 150°C e abbassare quella della SOFC a 700°C. Sono in corso lavori di ricerca in tal senso.

Esperimenti promettenti

Sono già in atto esperimenti promettenti. In particolare, Gas di Francia lavora in collaborazione con Hpower su una pila PEMFC per abitazione singola che genera insieme elettricità e calore. Delle versioni commerciali potrebbe fare la loro comparsa sul mercato da qui al 2005. Dal canto suo, nel quadro del  programma europeo HydroGen PSA ha equipaggiato uno dei suoi veicoli con una pila di 30kW alimentata ad idrogeno puro in bombola. Questa tecnologia potrebbe essere adattata ai taxi urbani.

Lo sviluppo di queste tecnologie deve far fronte a reali difficoltà, in particolare la produzione dell’idrogeno che non esiste sotto forma di fonte naturale, e lo stoccaggio e la sua distribuzione. Sull’insieme della catena, occorre necessariamente arrivare a costi competitivi e ad un bilancio favorevole, sul piano energetico e delle emissioni di gas ad effetto serra, in rapporto alla tecnologie concorrenti.

L’anno scorso l’ADEME ha sostenuto con più di 3 milioni di euro la ricerca e lo sviluppo sulle pile a combustibile nel quadro della rete tecnologica “pile a combustibile”.

Al controllo di qualità dei progetti presiede la rete tecnologica “pile a combustibile” nata il 24 giugno 1999. Al Comitato di orientamento della rete partecipano i rappresentanti del ministero delegato alla Ricerca e alle nuove tecnologie, organismi finanziari (fra cui l’ADEME) nonché esperti del mondo industriale e della ricerca.
Per maggiori informazioni: www.ademe.fr,rubrica Recherche.

Fonte, “La Lettre ADEME” luglio, 2002